DE3824453C2

DE3824453C2 - Fastener

Info

Publication number: DE3824453C2
Application number: DE3824453A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmid
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: Schmid Thomas 12159 Berlin De
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2008-07-20
Also published as: US5026098A; CA1320984C; JPH0246320A; GB2221504B; DE3824453A1; GB2221504A; GB8916204D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement aus zwei unter Vorspannung über mindestens eine Paßfläche aneinanderstoßenden Bauteilen, wobei eine die beiden Bauteile im Bereich der Paß fläche übergreifende Überwurfhülse sich am ersten Bauteil über ein Widerlager mit keilförmigen oder konischen Auflageflächen abstützt und die Vorspannung mittels einer Schweißverbindung auf das zweite Bauteil übertragen wird.The invention relates to a connecting element from two under Preload abutting against at least one mating surface Components, one of the two components in the area of the passport comprehensive union sleeve on the first component an abutment with wedge-shaped or conical contact surfaces supports and the preload by means of a welded joint is transferred to the second component.

Lösbare Verbindungen wie Überwurfmuttern für Quetschverbindungen, Bajonettringe für Bajonettverschlüsse oder Klammern für Flanschverbindungen oder Dehnschrauben, wie sie aus DE-OS 27 34 47 bekannt sind haben den Nachteil, daß an den zu verbindenden Bauteilen Ein richtungen zum Verspannen der Bauteile gegeneinander vorzusehen sind, wie beispielsweise Gewinde, Bajonettklinken oder Konusflansche. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie weder raum- noch gewichtssparend sind.Detachable connections such as union nuts for crimp connections, Bayonet rings for bayonet locks or clips for flange connections or expansion screws, as known from DE-OS 27 34 47 have the disadvantage that a on the components to be connected directions for bracing the components against each other must be provided, such as threads, bayonet pawls or cone flanges. These devices have the disadvantage that they are neither space nor are weight-saving.

Für unlösbare formschlüssig gesicherte Verbindungen werden bei spielsweise Schneid- oder Preßklammern eingesetzt. Diese Ver bindungselemente haben eine geringere Einbaugröße als die lösbaren, setzen aber nachteilig voraus, daß die zu verbindenden Bauteile kalt- oder warmverformbar sind.For non-detachable form-fitting connections are used at for example, cutting or pressure clamps used. This ver binding elements have a smaller installation size than the detachable, disadvantageously assume that the components to be connected are cold or are thermoformable.

Den geringsten räumlichen und gewichtsmäßigen Aufwand benötigen die nichtlösbaren Löt- und Schweißverbindungen mit dem Nachteil, daß sie nur für Verbindungen von Bauelementen aus schweißbaren Werkstoffen einsetzbar sind, wie sie aus GB-PS 1,305,516 bekannt sind.They require the least amount of space and weight non-releasable solder and weld connections with the disadvantage that they only for connections of components made of weldable materials can be used as they are known from GB-PS 1,305,516.

Aus US-PS 3,746.374 ist mit Fig. 7 eine gattungsgemäße Verbindung bekannt, die aber den Nachteil hat, daß sie nicht geeignet ist, auf kleinstem Raum zwei Bauteile miteinander zu verbinden, besonders wenn beide Bauteile aufgrund ihrer Sprödigkeit nicht schweißbar sind, denn die Lösung nach US-PS 3,746,374 erfordert, daß zumindest eines der Bauteile schweißbar ist, wenn die Vorspannung für einen Dichtsitz durch eine Schweißnaht eingebracht werden soll.From US-PS 3,746,374 with Fig. 7 is a generic connection known, but which has the disadvantage that it is not suitable for smallest space to connect two components, especially if both components cannot be welded due to their brittleness are, because the solution according to US Pat. No. 3,746,374 requires at least one of the components is weldable if the preload for one Sealing seat to be introduced through a weld.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verbindungs element anzugeben, das eine unlösbare hitzebeständige Verbindung zwischen zwei Bauteilen aus Werkstoffen, die weder miteinander verschweißbar noch lötbar noch kalt- oder warmverformbar sind herstellt, wobei das Verbindungselement an unterschiedliche Bau teilquerschnitte anpaßbar sowie raum- und gewichtssparend sein soll.The object of the invention is to provide a generic connection element specifying an inseparable heat-resistant connection between two components made of materials that are neither with each other can be welded, soldered, or cold or hot formed manufactures, the connecting element to different construction partial cross-sections are adaptable and save space and weight should.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Überwurfhülse aus zwei verschweißten Einzelhülsen besteht, die mit jeweils einem Wi derlager die Bauelemente unter Vorspannung aufeinander pressen, wobei eine Paßfläche zu einem axial ausgerichteten radialen Zentrieransatz und einem konischen Dichtsitz ausgebildet ist.This problem is solved in that the cap sleeve from two welded individual sleeves, each with a Wi the bearing press the components against each other under prestress, being a mating surface to an axially aligned radial Centering approach and a conical sealing seat is formed.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß beim Ein bringen und Abkühlen der Schweißverbindung die Schweißnaht zwischen zwei Einzelhülsen schrumpft und dadurch eine Vorspannung zwischen den zu verbindenden Bauteilen erzeugt, die diese hitzebeständig und unlösbar gegeneinander verspannt. The arrangement according to the invention ensures that when one bring and cool the welded joint between the weld two individual sleeves shrink and thereby a preload between the components to be connected, which are heat-resistant and inextricably braced against each other.

Um die Verspannung der beiden Bauteile gegeneinander zu verstärken können die Bauteile mit der Überwurfhülse in einer Einspannvor richtung wie beispielsweise einem Schraubstock unter einer zusätz lichen Vorspannung vor dem Verschweißen zusammengesetzt und unter dieser Vorspannung verschweißt wird.To reinforce the bracing of the two components against each other can the components with the union sleeve in one clamping direction such as a vice under an additional pre-tensioned before welding and under this bias is welded.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet mit dem Stand der Technik verbundene Nachteile und hat gegenüber lösbaren Verbindungen den Vorteil, daß die funktionsflächen wie Paßflächen oder Dichtflächen oder Auflageflächen der Widerlager raum- und gewichtssparend den Querschnitten der zu verbindenden Bauteile angepaßt werden können.The solution according to the invention avoids with the prior art associated disadvantages and has compared to detachable connections Advantage that the functional surfaces such as mating surfaces or sealing surfaces or support surfaces of the abutments to save space and weight Cross sections of the components to be connected can be adapted.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird erreicht, wenn die Überwurfhülse aus einem Werkstoff mit höherem Wärmeaus dehnungskoeffizienten bestehen als der Werkstoff eines oder beider Bauteile vorzugsweise wenn die Überwurfhülse aus Metall und eines oder beide Bauteile aus Keramik bestehen. Durch die stärkere Schrumpfung in axialer Richtung der Überwurfhülse gegenüber einem oder beiden Bauteilen wird eine der Schrumpfung der Schweiß naht überlagerte zusätzliche Verspannung beim Abkühlen der Bau elemente erreicht.A particularly advantageous embodiment of the invention is achieved if the coupling sleeve is made of a material with higher heat expansion coefficients exist as the material of one or both Components preferably if the union sleeve made of metal and one or both components are made of ceramic. By the stronger Shrinkage in the axial direction opposite the union sleeve One or both components become one of the shrinking sweat seams superimposed additional tension when cooling the building elements achieved.

Diese Wirkung wird vorteilhaft vergrößert, wenn die Länge der Überwurfhülse 3- bis 30fache vorzugsweise das 5 bis 15fache ihrer Wandstärke beträgt.This effect is advantageously increased if the length of the Union sleeve 3 to 30 times, preferably 5 to 15 times their wall thickness is.

Lösbare Verbindungselemente benötigen kreisrunde- oder teilkreis förmige Funktionsflächen, wodurch an Bauteilen mit nicht kreis förmigem Querschnitt großvolumige flansche als Querschnittsüber gänge vorzusehen sind. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht deshalb vor, die Form der Funktionsflächen der Überwurfhülse den Querschnitten der beiden Bauteile anzupassen.Detachable connecting elements require circular or part circles shaped functional surfaces, which means on components with non-circular shaped cross-section large-volume flanges as cross-section gears must be provided. Another advantageous training sees therefore, before, the shape of the functional surfaces of the union sleeve Adjust cross sections of the two components.

Besonders gut eignet sich die Erfindung für rohrförmig ausgebildete Bauteile mit runden, ovalen oder eckigen Querschnittsflächen.The invention is particularly well suited for tubular ones Components with round, oval or angular cross-sectional areas.

Für den Einsatz der Erfindung in gasführenden Systemen ist es vorteilhaft, daß die Paßfläche neben einem axial ausgerichteten radialen Zentrieransatz einen gasdichten konischen oder sphäroiden Dichtsitz aufweist.It is for the use of the invention in gas-carrying systems advantageous that the mating surface next to an axially aligned radial centering approach a gastight conical or spheroid Has sealing seat.

Die folgende Figur zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.The following figure shows an advantageous embodiment the invention.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verbindungs element aus zwei rohrförmigen keramischen Bauteilen mit verschweißter metallischen Überwurfhülse. Fig. 1 shows a longitudinal section through a connecting element made of two tubular ceramic components with welded metallic union sleeve.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verbindungselement aus zwei rohrförmigen keramischen Bauteilen 3 und 6 mit verschweißter Überwurfhülse 2, 7 aus Metall, die mit jeweils einem Widerlager 4 und 8 die keramischen Bauteile 3 und 6 unter Vorspannung aufeinander preßt, wobei eine Paßfläche 1 zu einem axial ausgerichteten ra dialen Zentrieransatz 9 und einen konischen Dichtsitz 10 ausgebildet ist. Die Vorspannung verursachende Schweißnaht 5 ist in diesem Bei spiel unmittelbar zwischen den beiden Einzelhülsen 2 und 7 ange ordnet. Die Länge der Überwurfhülse kann in diesem Beispiel das 10fache ihrer Wandstärke sein. Der Dichtungssitz 10 und die Wi derlager 4 und 8 sind konusförmig ausgeführt. Fig. 1 shows a longitudinal section through a connecting element consists of two tubular ceramic components 3 and 6 with welded-on sleeve 2, 7 of metal which presses each having an abutment 4 and 8, the ceramic members 3 and 6 to one another under pretension, wherein a mating surface 1 to an axially aligned ra dialen centering approach 9 and a conical sealing seat 10 is formed. The prestressing weld 5 is in this case in game directly between the two individual sleeves 2 and 7 is arranged. In this example, the length of the union sleeve can be 10 times its wall thickness. The seal seat 10 and the Wi derlager 4 and 8 are conical.

Die zugempfindlichen keramischen Bauteile 3 und 6 werden durch dieses Verbindungselement vorteilhaft ausschließlich auf Druck belastet. Zur Vergrößerung der Vorspannung kann eine mechanische Vorspannung über einen Schraubstock auf die Verbindungselemente während der Verschweißung ausgeübt werden.The sensitive ceramic components 3 and 6 are advantageously loaded exclusively by pressure by this connecting element. To increase the pretension, a mechanical pretension can be exerted on the connecting elements via a vice during the welding.

Claims

1.Connection element consisting of two components that abut one another under pretensioning via at least one mating surface, a coupling sleeve spanning the two components in the region of the mating surface being supported on the first component via an abutment with wedge-shaped or conical contact surfaces and transmitting the pretensioning to the second component by means of a welded connection is characterized in that the union sleeve consists of two ver welded individual sleeves ( 2 and 7 ), each with an abutment ( 4 and 8 ) pressing the components ( 3 and 6 ) against each other under tension, with a mating surface ( 1 ) to one axially from the radial centering projection ( 9 ) and a conical sealing seat ( 10 ) is formed.

2. Connecting element according to claim 1, characterized in that the coupling sleeve consists of a material with a higher thermal expansion coefficient than the material of the first ( 3 ) or both components ( 3 and 6 ).

3. Connecting element according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling sleeve made of metal and the first ( 3 ) or both components ( 3 and 6 ) consist of ceramic.

4. Connecting element according to one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the length of the union sleeve is 3 to 30 times preferably 5 to 15 times their wall thickness.

5. Connecting element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling sleeve is adapted with its cross-sectional area to the contour of the cross-sectional area of the two components ( 3, 6 ).

6. Connecting element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first ( 3 ) and the second component ( 6 ) are tubular and have round, oval or angular cross-sectional areas.